發(fā)布時間：2020-11-16 04:44

　　 高精度大尺寸測量場的構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)大部件自動裝配工藝的基礎(chǔ)。在對大型零件進(jìn)行測量時,測量設(shè)備常常需要多次轉(zhuǎn)站來完成所有關(guān)鍵點(diǎn)的測量。在現(xiàn)有的轉(zhuǎn)站參數(shù)標(biāo)定方法中,對不同站位下測得的ERS(Enhanced Reference System,增強(qiáng)參考系統(tǒng))點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行匹配,采用奇異值分解法對旋轉(zhuǎn)參數(shù)和平移參數(shù)進(jìn)行求解,轉(zhuǎn)站精度較差�，F(xiàn)場ERS點(diǎn)的布置多依靠個人經(jīng)驗(yàn),缺少量化的評價(jià)指標(biāo)來對ERS點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。同時目前的大尺寸測量多采用單一測量設(shè)備完成,精度與量程難以兼顧。本文以大尺寸測量場中常用的激光跟蹤儀和全站儀作為研究對象,首先對轉(zhuǎn)站模型進(jìn)行改進(jìn),并采用雅克比矩陣迭代的方法對轉(zhuǎn)站參數(shù)進(jìn)行求解;提出ERS點(diǎn)布局方案的量化評價(jià)指標(biāo),采用混合智能優(yōu)化算法對ERS點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化;利用全站儀的高精度測角單元在多站位下進(jìn)行數(shù)據(jù)融合以提高測量精度;建立激光跟蹤儀和全站儀組合的測量系統(tǒng),通過兩設(shè)備間測量數(shù)據(jù)融合,實(shí)現(xiàn)高精度、大范圍測量。論文主要在以下幾個方面開展研究:1)分析ERS點(diǎn)的變形對轉(zhuǎn)站參數(shù)求解精度的影響,引入三維變形系數(shù)對轉(zhuǎn)站模型進(jìn)行改進(jìn);采用雅克比矩陣迭代算法對轉(zhuǎn)站模型進(jìn)行求解,分析測量誤差與轉(zhuǎn)站參數(shù)誤差之間的傳遞關(guān)系,提出以雅克比矩陣的條件數(shù)作為ERS點(diǎn)布局方案的量化評價(jià)指標(biāo)。針對不同距離、數(shù)量、形狀和維數(shù)下的ERS點(diǎn)布局開展轉(zhuǎn)站仿真,結(jié)果表明轉(zhuǎn)站參數(shù)誤差隨著雅克比矩陣條件數(shù)的增大而增大,從而為ERS點(diǎn)布局方案的制定提供了建議;采取遺傳模擬退火算法解決了ERS點(diǎn)坐標(biāo)優(yōu)化過程中過早陷入局部最優(yōu)解的問題。2)借鑒激光跟蹤儀精密測量網(wǎng)絡(luò)的原理,利用全站儀在多站位下獲得冗余測量數(shù)據(jù),并以高精度角度測量值作為約束對測量結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化,使全站儀測量精度顯著提高;利用激光跟蹤儀和全站儀建立組合測量系統(tǒng),采用矩陣加權(quán)線性最小方差最優(yōu)融合準(zhǔn)則提高ERS點(diǎn)的測量精度,仿真結(jié)果表明可以將組合測量誤差控制在1mm以內(nèi)。3)利用激光跟蹤儀開展轉(zhuǎn)站實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明采取文中的模型和求解方法較傳統(tǒng)算法能將待測點(diǎn)的坐標(biāo)更加精確地在不同坐標(biāo)系下進(jìn)行轉(zhuǎn)換,且轉(zhuǎn)站精度會隨著ERS點(diǎn)布局對應(yīng)的雅克比矩陣條件數(shù)的增大而降低;同時將該轉(zhuǎn)站方法應(yīng)用于三平動并聯(lián)機(jī)構(gòu)動平臺的位姿測量,測量精度在0.1mm級別;最后利用全站儀開展數(shù)據(jù)融合實(shí)驗(yàn),將大型零件的端面測量精度提高30%左右。本文研究了大尺寸測量場中轉(zhuǎn)站參數(shù)標(biāo)定過程的改進(jìn)方案,以及利用測量數(shù)據(jù)融合算法提高測量精度的方法,開展了測量實(shí)驗(yàn)對基于雅克比矩陣迭代的轉(zhuǎn)站參數(shù)標(biāo)定方法以及全站儀數(shù)據(jù)融合算法進(jìn)行了合理性驗(yàn)證。本文研究成果提高了大尺寸測量的總體精度,具有一定的應(yīng)用價(jià)值,有望為大尺寸零件自動裝配工藝提供幫助。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG806
【部分圖文】：

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【參考文獻(xiàn)】

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1 俞慈君;楊寶旒;金漲軍;李江雄;柯映林;李明飛;方強(qiáng);;基于三維熱變形原理的轉(zhuǎn)站誤差補(bǔ)償方法[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2015年07期

2 景喜雙;張鵬飛;王志佳;趙罡;;數(shù)字化組合測量輔助飛機(jī)裝配質(zhì)量檢測技術(shù)[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2015年07期

3 曲學(xué)軍;孟飆;劉春;;大尺寸自由曲面部件組合測量現(xiàn)場全局標(biāo)定優(yōu)化方法與應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng);2015年09期

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6 周維虎;丁蕾;王亞偉;張滋黎;;光束平差在激光跟蹤儀系統(tǒng)精度評定中的應(yīng)用[J];光學(xué)精密工程;2012年04期

7 林嘉睿;邾繼貴;郭寅;郭庭航;葉聲華;;現(xiàn)場大空間測量中精密三維坐標(biāo)控制網(wǎng)的建立[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年04期

8 王金棟;郭俊杰;費(fèi)致根;鄧玉芬;;基于激光跟蹤儀的數(shù)控機(jī)床幾何誤差辨識方法[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2011年14期

9 蔣君俠;范子春;郭志敏;柯映林;;適用于三段大部件對接的柔性裝配平臺設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2010年09期

10 耿娜;邾繼貴;勞達(dá)寶;葉聲華;;基于剛體運(yùn)動學(xué)的坐標(biāo)系配準(zhǔn)理論及算法[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2010年08期

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1 金漲軍;飛機(jī)裝配中大尺寸測量場的建立與優(yōu)化技術(shù)[D];浙江大學(xué);2016年

2 馬如奇;微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)研制及其控制算法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

3 王宇嘉;多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法的全局搜索策略研究[D];上海交通大學(xué);2008年

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2 江釗;分段線性逼近法在梯級水電站優(yōu)化調(diào)度中的應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2012年

本文編號：2885635